第3讲（2次课）（8岩石中自重应力和构造应力).ppt

第三讲教学目的2-4节课,其中2节为自学,掌握岩体自重应力和构造应力特征;了解岩体弹性变形能;了解孔周边应力分布的推导，掌握圆形孔和椭圆孔周边应力分布特征。难点孔周边应力分布的推导作业1、支承压力与矿山压力的区别2、支承压力的有利和不利因素3、减压区形成的实际意义P7713题,岩体中的自重应力,概念p57金尼克家说应力σ1rHσ2σ3λσ1λ/（1-）应变ε1[σ1-σ2σ3]/Eε2[σ2-（σ1σ3）]/Eε3[σ3-（σ1σ2）]/E由ε2ε30，σ2σ3，可以导出λ/1-海姆假说深埋岩体σ1rH≈σ2σ3,构造应力概念P55,1）一般情况下地壳以水平挤压运动为主。所以，构造应力主要是水平压应力；2）构造应力分布很不均匀，主应力的大小和方向往往变化很大；3）岩体中的构造应力有明显的方向性，通常，σ2≠σ34）岩体中的构造应力普遍存在如下规律最大水平应力最小水平应力垂直应力；5）构造应力在坚硬岩层中出现一般较普遍。,怎样利用巷道在原岩应力场中的变形特征判定构造应力特征,静水应力场与非静水应力场的判别；P60最大构造主应力方向的判别。如果巷道走向与最大主应力方向一致，顶板岩石不发生破坏，或破坏很小；如果巷道走向与最大主应力方向一致，顶板呈现强烈破坏。,岩体中的弹性变形能,地下岩体处在复杂的和强大的自重应力和构造应力场中。外力做工将以能量的形式贮存在岩体中。这种由变形获得的能量，称为弹性变形能U。分为体变弹性能Uv和形变弹性能Ut。UUvUt地下岩体中积聚的弹性能与应力状态有关，并随着开采深度的增加，与开采深度的平方成正比关系增长。积聚能量的作用,变形能公式,体应变能UvUv1-212r2H2/[6E1-2]形变弹性能UtUv1-221r2H2/[3E1-2],巷道与回采空间周边应力分布特征,双向等压圆形巷道p63-661）在孔周边全处于压缩应力状态；2）最大应力集中系数为2；3）以超过原岩应力5为界，影响半径为201/2r。双向不等压圆形巷道σ1〉σ2λ/1-0时，圆孔的顶、底出现拉应力区，在圆孔两责的最大应力集中系数达到3。,多园孔巷道集中分布孔间应力集中较高，应力集中系数达到4以上。矩形巷道四角点应力集中系数最大，其次是巷道中部。椭圆形巷道与圆形巷道相比，椭圆形巷道切向应力的分布随着向岩体深部的深入，应力衰减较快，它的影响范围较小。轴变论椭圆形巷道的长轴方向与主应力方向一致时，巷道稳定性好。,支承压力分区支承压力与矿山压力的区别全部与部分的关系,A-稳压区；B-增压区；C-减压区。D-弹性区；E-极限平衡区。,支承压力分区图,